Bagaimana pengaruh ‘kekuatan kuat’

Artikel ini telah ditinjau sesuai dengan proses dan kebijakan editorial Science X. Para editor telah menekankan atribut berikut sambil memastikan kredibilitas konten:

fakta diverifikasi

publikasi yang ditinjau oleh rekan sejawat

sumber terpercaya

membenarkan

OKE!

oleh David Appell, Phys.org

Kredit: Domain Publik Unsplash/CC0

× tutup

Kredit: Domain Publik Unsplash/CC0

Secara gravitasi, ruang angkasa adalah tempat yang bising. Sekelompok gelombang gravitasi dari sumber yang tidak diketahui, mungkin dari alam semesta awal, mengalir secara tak terduga melalui ruang angkasa.

Para ilmuwan telah mencari tanda-tanda gelombang gravitasi kosmologis awal ini, dan tim fisikawan kini telah menunjukkan bahwa gelombang tersebut seharusnya memiliki ciri khas karena perilaku quark dan gluon saat alam semesta mendingin. Temuan seperti itu akan mempunyai pengaruh yang menentukan model mana yang paling tepat menggambarkan alam semesta segera setelah big bang. Studi ini dipublikasikan di jurnal Physical Review Letters.

Para ilmuwan pertama kali menemukan bukti langsung adanya gelombang gravitasi pada tahun 2015 di LIGO Gravitational Wave Interferometers di AS. Ini adalah gelombang tunggal (walaupun amplitudonya kecil) yang berasal dari sumber tertentu, seperti penggabungan dua lubang hitam yang melewati Bumi. Gelombang seperti itu menyebabkan lengan interferometer yang tegak lurus sepanjang 4 km berubah panjang dengan jumlah yang kecil (tetapi berbeda), perbedaan yang terdeteksi oleh perubahan pola interferensi yang dihasilkan saat sinar laser bergerak maju mundur di lengan detektor.

Namun ada juga gelombang gravitasi yang lebih kecil, begitu banyak sehingga terlihat seperti kebisingan. Para ilmuwan telah dengan rajin mencari latar belakang gelombang gravitasi stokastik (stokastik berarti ditentukan secara acak, yaitu tidak dapat diprediksi) di tengah kebisingan ini. Namun, gelombang gravitasi yang lebih kecil ini lebih sulit dideteksi, dan para ilmuwan beralih ke bidang pulsar milidetik, yang mana jarak dari Bumi ke pulsar jauh adalah panjang efektif lengan interferometer.

Pulsar—bintang neutron yang berputar—mengeluarkan pancaran radiasi, beberapa arah di mana pancaran sinar tersebut melewati Bumi, seperti pancaran sinar dari mercusuar yang berputar. Pulsar memiliki periode rotasi yang sangat stabil, dan setiap pengukuran waktu jam ini akan sedikit diubah oleh banyaknya gelombang gravitasi kecil yang memiliki panjang gelombang beberapa tahun cahaya.

Tahun lalu, kolaborasi NANOgrav menerbitkan bukti bahwa gelombang gravitasi stokastik berfrekuensi rendah ini ada di latar belakang ruangwaktu, sama seperti kelompok lainnya. Tapi apa sumbernya? Apakah latar belakangnya berasal dari fenomena astrofisika seperti penggabungan ratusan ribu lubang hitam supermasif, supernova, dan sejenisnya?

Mungkin latar belakangnya berasal dari alam semesta awal dan gelombangnya telah menyebar sejak saat itu, seperti latar belakang gelombang mikro kosmik yang memenuhi seluruh ruang akibat pemisahan foton dari elektron 380.000 tahun setelah big bang. Atau sesuatu yang lain?

Membedakan skenario menghadapi tantangan. Pemahaman saat ini mengenai fisika lubang hitam supermasif belum cukup berkembang untuk menarik kesimpulan yang pasti. Dan spektrum kontinu gelombang gravitasi latar belakang bergantung pada detail mikroskopis sumbernya dan memerlukan simulasi numerik yang mendetail.

Informasi lebih lanjut:
Gabriele Franciolini dkk, Jejak Crossover QCD pada Gelombang Gravitasi Kosmologis di Pulsar Timing Arrays, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.081001

Informasi dari buku harian:
Surat Tinjauan Fisik